變壓器的基礎(chǔ)知識(shí)

變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線

圈、次級(jí)線圈和鐵芯。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔

離、穩(wěn)壓等。電壓器有很多種類，按相數(shù)可以分成單相變壓器和三相變壓

器；按冷卻方式分干式變壓器和油浸式變壓器。

什么是變壓器

變壓器利用電磁感應(yīng)原理，從一介電路向另一個(gè)電路傳遞電能或

傳輸信號(hào)的一種電器，是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾?/p>

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有

交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中

感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，

線圈有兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，

其余的繞組叫次級(jí)線圈。

電力變壓器在向遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，如輸送電功率一定時(shí)，電壓越低，

電流就越大，導(dǎo)線的截面就越大，線路鋪設(shè)費(fèi)用也越高；若用升

壓變壓器把電壓提高，則線路中電流便可減少，費(fèi)用也隨之減低。

高電壓輸送到用戶中心后還需用降壓變壓器把高電壓降低到各

種不同的電壓，以供用戶使用。因此，變壓器是一種非常重要的

電氣設(shè)備。

變壓器的原理

一個(gè)簡(jiǎn)單的單相變壓器由兩塊導(dǎo)電體組成。當(dāng)其中一塊導(dǎo)電體有一些不

定量的電流（如交流電或脈沖式的直流電）通過(guò)，便會(huì)產(chǎn)生變動(dòng)的磁場(chǎng)。

根據(jù)電磁的互感原理，這變動(dòng)的磁場(chǎng)會(huì)使第二塊導(dǎo)電體產(chǎn)生電勢(shì)差。假

如第二塊導(dǎo)電體是一條閉合電路的一部份，那么該閉合電路便會(huì)產(chǎn)生電

流。電力于是得以傳送。

在通用的變壓器中，有關(guān)的導(dǎo)電體是由（多數(shù)為銅質(zhì)的）電線組成線圈，因

為線圈所產(chǎn)生的磁場(chǎng)要比一條筆直的電線大得多。其原理是變壓器是變

換交流電壓、交變電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，

鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。

初級(jí)線圈、次級(jí)線圈的電壓VS,VP和兩者的繞線的匝數(shù)NS,NP之間

有正比的關(guān)系。

至于變壓器兩方之間的電流或電壓比例，則取決于兩方電路線圈的圈數(shù)。

圈數(shù)較多的一方電壓較高但電流較小，反之亦然。如果撇除泄漏等因素，

變壓器兩方的電壓比例相等于兩方的線圈圈數(shù)比例，亦即電壓與圈數(shù)成

正比。

因此可以減小或者增加原線圈和副線圈的匝數(shù)比，從而升高或者降低電

壓，變壓器的這個(gè)性質(zhì)使它成為轉(zhuǎn)換電壓的重要設(shè)備。另外，撇除泄漏

的因素，由于變壓器遵守這兩條定律，它不會(huì)是放大器。如果處在變壓

器兩方的電壓有所不同，那么流經(jīng)變壓器兩方的電流也會(huì)不同，而兩者

的差距則成反比。如果變壓器一方的電流比另一方小，那電流較小的一

方會(huì)有較大的電壓；反之亦然。然而，變壓器兩方所消耗的功率（即一

方的電壓和電流兩值相乘）應(yīng)是相等的。

變壓器的種類

1、按相數(shù)分:

1）單相變壓器：用于單相負(fù)荷和三相變壓器組。

2）三相變壓器：用于三相系統(tǒng)的升、降電壓。

2、按冷卻方式分：

1）干式變壓器：依靠空氣對(duì)流進(jìn)行自然冷卻或增加風(fēng)機(jī)冷卻，

多用于高層建筑、高速收費(fèi)站點(diǎn)用電及局部照明、電子線路等小

容量變壓器。

2）油浸式變壓器：依靠油作冷卻介質(zhì)、如油浸自冷、油浸風(fēng)冷、

油浸水冷、強(qiáng)迫油循環(huán)等。

3、按用途分：

1）電力變壓器：用于輸配電系統(tǒng)的升、降電壓。

2）儀用變壓器：如電壓互感器、電流互感器、用于測(cè)量?jī)x表和

繼電保護(hù)裝置。

3）試驗(yàn)變壓器：能產(chǎn)生高壓，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行高壓試驗(yàn)。

4）特種變壓器：如電爐變壓器、整流變壓器、調(diào)整變壓器、電

容式變壓器、移相變壓器等。

4、按繞組形式分：

1）雙繞組變壓器：用于連接電力系統(tǒng)中的兩個(gè)電壓等級(jí)。

2）三繞組變壓器：一般用于電力系統(tǒng)區(qū)域變電站中，連接三個(gè)

電壓等級(jí)。

3）自耦變電器：用于連接不同電壓的電力系統(tǒng)。也可做為普通

的升壓或降后變壓器用。

5、按鐵芯形式分：

1）芯式變壓器：用于高壓的電力變壓器。

2）非晶合金變壓器：非晶合金鐵芯變壓器是用新型導(dǎo)磁材料，

空載電流下降約80%,是節(jié)能效果較理想的配電變壓器，特別適

用于農(nóng)村電網(wǎng)和發(fā)展中地區(qū)等負(fù)載率較低地方。

3）殼式變壓器：用于大電流的特殊變壓器，如電爐變壓器、電

焊變壓器；或用于電子儀器及電視、收音機(jī)等的電源變壓器。

變壓器的特征參數(shù)

工作頻率

變壓器鐵芯損耗與頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來(lái)設(shè)計(jì)和使

用，這種頻率稱工作頻率。

額定功率

在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長(zhǎng)期工作而不超過(guò)規(guī)定溫升的

輸出功率。

額定電壓

指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時(shí)不得大于規(guī)定

值。

電壓比

指變壓器初級(jí)電壓和次級(jí)電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓

比的區(qū)別。

空載電流

變壓器次級(jí)開路時(shí)，初級(jí)仍有一定的電流，這部分電流稱為空載

電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損

耗引起）組成。對(duì)于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等

于磁化電流。

空載損耗

指變壓器次級(jí)開路時(shí)，在初級(jí)測(cè)得功率損耗。主要損耗是鐵芯損

耗，其次是空載電流在初級(jí)線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這

部分損耗很小。

效率

指次級(jí)功率P2與初級(jí)功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定

功率愈大，效率就愈高。

絕緣電阻

表示變壓器各線圈之間、各線圈與鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電

阻的高低與所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。

變壓器的容量

變壓器的容量等級(jí)：

30、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、

800、1000,1250、1600.2000、2500、3150、4000、5000、6300、

8000、10000、12500、16000、20000、25000、31500,40000、50000、

63000、90000、120000、150000、180000.260000、360000、400000

kVAo

通常，容量為630KVA及以下的變壓器統(tǒng)稱為小型變壓器；

800-6300KVA的變壓器稱為中型變壓器；8000~63000KVA的變壓

器稱為大型變壓器；90000KVA以上的變壓器稱為特大型。

變壓器容量的選擇對(duì)綜合投資效益有很大影響。變壓器容量選得過(guò)大，

出現(xiàn)"大馬拉小車”的現(xiàn)象，不僅一次性投資大，空載損耗也大，變壓

器容量選的過(guò)小，變壓器負(fù)載損耗增大，經(jīng)濟(jì)上不合理，技術(shù)上也不可

行。

變壓器的最佳負(fù)載率（即效率最高時(shí)的負(fù)載率），不是在額定狀態(tài)下，

而是在40%~70%之間。負(fù)載率過(guò)高，損耗明星增大；另一方面，由于

變壓器容量與裕度小，負(fù)荷稍有增加，便需要更換大容量箱變，頻繁增

容勢(shì)必會(huì)增加投資，影響供電。

選擇變壓器容量，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)，適當(dāng)考慮負(fù)荷發(fā)展，選擇電

壓器容量可以按照5年電力發(fā)展計(jì)劃確定。

變壓器的常見選購(gòu)誤區(qū)

1.只要是名牌廠家生產(chǎn)的商品就一定不是劣質(zhì)變壓器

名牌生產(chǎn)廠家由于品牌、技術(shù)、資金等方面的原因，在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)

中確實(shí)有一定的優(yōu)勢(shì)。但那是對(duì)一些像110KV.220KV電壓等級(jí)

方面的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，由于其準(zhǔn)入門檻較高，一般的小型配電生產(chǎn)企

業(yè)根本無(wú)實(shí)力去生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品。然而對(duì)于10KV等級(jí)的變壓器

來(lái)說(shuō)，任何一家生產(chǎn)變壓器的企業(yè)都可以做，并且某些小型生產(chǎn)

廠家由于工藝、地域、售后等方面的因素，在某種程度上還比大

企業(yè)做更具優(yōu)勢(shì)。例如，湖北某變壓器廠在2011年12月份南方

電網(wǎng)的招投標(biāo)業(yè)務(wù)中一舉中標(biāo)，然而在其所供產(chǎn)品的抽樣檢驗(yàn)中，

其產(chǎn)品大部分為半銅半鋁的劣質(zhì)產(chǎn)品，導(dǎo)致其失去在南方電網(wǎng)的

投標(biāo)資格。

2.只要價(jià)格低就可以選擇

物美價(jià)廉固然是好，但是也有“便宜沒好貨”這個(gè)觀點(diǎn)。所以奉

勸顧客在購(gòu)買變壓器的時(shí)候一定不要只考慮價(jià)格，要多選擇多個(gè)

廠家做一下對(duì)比，經(jīng)過(guò)多方面的分析后再做最后決定。還有一個(gè)

建議就是：顧客最好親臨其產(chǎn)品生產(chǎn)廠家考察一下，對(duì)其產(chǎn)品、

生產(chǎn)工藝、出廠檢驗(yàn)等程序進(jìn)行一下檢驗(yàn)，這樣也可讓心里有個(gè)

底。

3.被廠家口頭承諾所蒙蔽

某些為了吸引顧客，在談判的時(shí)候做出做"終身維修"、"一年

包換"、"絕對(duì)全銅”等承諾，但是在購(gòu)買產(chǎn)品的時(shí)候，卻沒有

把這些承諾寫在合同上面，導(dǎo)致在產(chǎn)品出現(xiàn)問題后生產(chǎn)廠商不認(rèn)

賬的情況，所以一定要把承諾以書面的形式寫進(jìn)去，這樣才能最

大程度維護(hù)自己的利益。

變壓器如何保養(yǎng)

1.允許溫度

變壓器運(yùn)行時(shí)，它的線圈和鐵芯產(chǎn)生銅損和鐵損，這些損耗變?yōu)?/p>

熱能，使變壓器的鐵芯和線圈溫度上升。若溫度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)允許

值會(huì)使絕緣漸漸失去機(jī)械彈性而使絕緣老化。

變壓器運(yùn)行時(shí)各部分的溫度是不相同的，線圈的溫度最高，其次

是鐵芯的溫度，絕緣油溫度低于線圈和鐵芯的溫度。變壓器的上

部油溫高于下部油溫。變壓器運(yùn)行中的允許溫度按上層油溫來(lái)檢

查。對(duì)于A級(jí)絕緣的變壓器在正常運(yùn)行中，當(dāng)周圍空氣溫度最高

為40CTC時(shí)，變壓器繞組的極限工作溫度是1050℃o由于繞組

的溫度比油溫度高100℃,為防止油質(zhì)劣化，規(guī)定變壓器上層油

溫最高不超過(guò)950℃，而